(57)【要約】【課題】移動精度の大幅な向上を図りうる超精密移動台４装置を提供する。【解決手段】可動枠２は、Ｔ字状梁からなる第１及び第２平行梁５１，５２により、固定枠１にＸ方向に相対移動可能に支持されている。移動台４を有する可動体３は、Ｔ字状梁からなる第３及び第４平行梁６１，６２により、可動枠２にＹ方向に相対移動可能に支持されている。移動台４は、可動枠２にＸ方向への押圧力又は引張力を作用させることによって第１及び第２平行梁５１，５２を弾性変形しつつ固定枠１に対してＸ方向に相対直線変位せしめられ、可動体３にＹ方向への押圧力又は引張力を作用させることによって第３及び第４平行梁６１，６２を弾性変形しつつ可動枠２に対してＸ方向に相対直線変位せしめられる。【選択図】        図１
2005055209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置設置面に固定される固定枠と、固定枠内に配置された可動枠と、可動枠内に配置された可動体と、可動体に設けられた移動台と、可動枠を固定枠に相対的にＸ方向に往復移動自在に支持する第１ガイド手段と、可動体を可動枠に相対的にＹ方向に往復移動自在に支持する第２ガイド手段と、可動枠を固定枠に対して相対的にＸ方向に強制移動させる第１移動手段と、可動体を固定枠に対して相対的にＹ方向に強制移動させる第２移動手段と、を具備する超精密移動台装置であって、
第１ガイド手段が、可動枠とこれにＹ方向において対向する固定枠部分たる第１固定枠部分とを連結する一対の第１平行梁と、可動枠とこれにＺ方向において対向する固定枠部分たる第２固定枠部分とを連結する一対の第２平行梁とで構成されており、
第２ガイド手段が、可動体とこれにＸ方向において対向する可動枠部分たる第１可動枠部分とを連結する一対の第３平行梁と、可動体とこれにＺ方向において対向する可動枠部分たる第２可動枠部分とを連結する一対の第４平行梁とで構成されており、
各第１平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＴ字状梁であって、基端部が可動枠に連結されてＹ方向に延びる第１主梁とＸ方向に延びて両端部が第１固定枠部分に連結され且つ中央部が第１主梁の先端部に一体連結された第１ヒンジ梁とからなる一対の第１Ｔ字状梁で構成されており、
各第２平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＴ字状梁であって、基端部が可動枠に連結されてＺ方向に延びる第２主梁とＸ方向に延びて両端部が第２固定枠部分に連結され且つ中央部が第２主梁の先端部に一体連結された第２ヒンジ梁とからなる一対の第２Ｔ字状梁で構成されており、
各第３平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＴ字状梁であって、基端部が可動体に連結されてＸ方向に延びる第３主梁とＹ方向に延びて両端部が第１可動枠部分に連結され且つ中央部が第３主梁の先端部に一体連結された第３ヒンジ梁とからなる一対の第３Ｔ字状梁で構成されており、
各第４平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＴ字状梁であって、基端部が可動体に連結されてＺ方向に延びる第４主梁とＹ方向に延びて両端部が第２可動枠部分に連結され且つ中央部が第４主梁の先端部に一体連結された第４ヒンジ梁とからなる一対の第４Ｔ字状梁で構成されており、
移動台が、第１移動手段により可動枠にＸ方向への押圧力又は引張力を作用させることによって第１及び第２平行梁を弾性変形しつつ固定枠に対してＸ方向に相対直線変位せしめられると共に、第２移動手段により可動体にＹ方向への押圧力又は引張力を作用させることによって第３及び第４平行梁を弾性変形しつつ可動枠に対してＸ方向に相対直線変位せしめられ、且つ上記押圧力又は引張力を解除することによって第１及び第２平行梁又は第３及び第４平行梁が変形前の状態に弾性復帰するように構成してあることを特徴とする超精密移動台装置。
【請求項２】
装置設置面に固定される固定枠と、固定枠内に配置された可動枠と、可動枠内に配置された可動体と、可動体に設けられた移動台と、可動枠を固定枠に相対的にＸ方向に往復移動自在に支持する第１ガイド手段と、可動体を可動枠に相対的にＹ方向に往復移動自在に支持する第２ガイド手段と、可動枠を固定枠に対して相対的にＸ方向に強制移動させる第１移動手段と、可動体を固定枠に対して相対的にＹ方向に強制移動させる第２移動手段と、を具備する超精密移動台装置であって、
第１ガイド手段が、可動枠とこれにＹ方向において対向する固定枠部分たる第１固定枠部分とを連結する一対の第１平行梁と、可動枠とこれにＺ方向において対向する固定枠部分たる第２固定枠部分とを連結する一対の第２平行梁とで構成されており、
第２ガイド手段が、可動体とこれにＸ方向において対向する可動枠部分たる第１可動枠部分とを連結する一対の第３平行梁と、可動体とこれにＺ方向において対向する可動枠部分たる第２可動枠部分とを連結する一対の第４平行梁とで構成されており、
各第１平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＨ字状梁であって、Ｙ方向に延びる第１主梁と、Ｘ方向に延びて両端部が第１固定枠部分に連結され且つ中央部が第１主梁の先端部に一体連結された第１ヒンジ梁と、Ｘ方向に延びて両端部が可動枠に連結され且つ中央部が第１主梁の基端部に一体連結された第１副ヒンジ梁とからなる一対の第１Ｈ字状梁で構成されており、
各第２平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＨ字状梁であって、Ｚ方向に延びる第２主梁と、Ｘ方向に延びて両端部が第２固定枠部分に連結され且つ中央部が第２主梁の先端部に一体連結された第２ヒンジ梁と、Ｘ方向に延びて両端部が可動枠に連結され且つ中央部が第２主梁の基端部に一体連結された第２副ヒンジ梁とからなる一対の第２Ｈ字状梁で構成されており、
各第３平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＨ字状梁であって、Ｘ方向に延びる第３主梁と、Ｙ方向に延びて両端部が第１可動枠部分に連結され且つ中央部が第３主梁の先端部に一体連結された第３ヒンジ梁と、Ｙ方向に延びて両端部が可動体に連結され且つ中央部が第３主梁の基端部に一体連結された第３副ヒンジ梁とからなる一対の第３Ｈ字状梁で構成されており、
各第４平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＨ字状梁であって、Ｚ方向に延びる第４主梁と、Ｙ方向に延びて両端部が第２可動枠部分に連結され且つ中央部が第４主梁の先端部に一体連結された第４ヒンジ梁と、Ｙ方向に延びて両端部が可動体に連結され且つ中央部が第４主梁の基端部に一体連結された第４副ヒンジ梁とからなる一対の第４Ｈ字状梁で構成されており、
移動台が、第１移動手段により可動枠にＸ方向への押圧力又は引張力を作用させることによって第１及び第２平行梁を弾性変形しつつ固定枠に対してＸ方向に相対直線変位せしめられると共に、第２移動手段により可動体にＹ方向への押圧力又は引張力を作用させることによって第３及び第４平行梁を弾性変形しつつ可動枠に対してＸ方向に相対直線変位せしめられ、且つ上記押圧力又は引張力を解除することによって第１及び第２平行梁又は第３及び第４平行梁が変形前の状態に弾性復帰するように構成してあることを特徴とする超精密移動台装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射光施設・光学系、マイクロビーム関連部品、Ｘ線リソグラフィ、マイクロマシン製作、高分解顕微鏡ステージ等に使用される超精密移動台装置であって、移動台を２次元方向（Ｘ方向及びＹ方向）へ超精密に微動させうるように構成された超精密移動台装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の超精密移動台装置としては、固定台にＸ方向に相対移動する第１ステージを支持する共に、第１ステージにＹ方向に相対移動する第２ステージを支持させて、第１ステージを固定台に対してＸ方向に移動させ且つ第２ステージを第２ステージに対してＹ方向に移動させることにより、第２ステージに設けた移動台を２次元方向に移動させるように構成したものが周知である。而して、かかる装置にあっては、各ステージを一定方向（Ｘ方向又はＹ方向）に直線運動可能にガイドしておくための手段として、一般に、各ステージの目的方向以外への移動をこれに接触する転動部材や摺動部材（クロスローラーガイド等）により規制するようにしたものが採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなガイド手段を使用した場合、転動部材や摺動部材の加工精度等の不可避的要因により、各ステージの移動精度を一定以上に高くすることができない。例えば、クロスローラーガイドを使用する場合、その精度はクロスローラの真円度に起因して、縦横の揺れを±１０秒程度に抑えるのが限度であり、放射光を用いた光学系等においては使用することができない。放射光を用いた光学系においては、縦横の揺れが共に±０．５μＲａｄ（約０．１秒）程度の精度が要求されている。なお、移動台の移動精度（各ステージの移動精度）を高めるために、移動補正をピエゾ素子を用いた電気的な制御により行うようにすることも提案されてはいるが、かかる制御手段を使用したものでは、高価であること及び使用上の制約が多いこと等の問題がある。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、転動部材や摺動部材を全く使用せず且つ移動補正を行うための制御手段を必要としないガイド手段を採用することにより、移動精度の大幅な向上を図りうる超精密移動台装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、装置設置面に固定される固定枠と、固定枠内に配置された可動枠と、可動枠内に配置された可動体と、可動体に設けられた移動台と、可動枠を固定枠に相対的にＸ方向に往復移動自在にガイドする第１ガイド手段と、可動体を可動枠に相対的にＹ方向に往復移動自在に支持する第２ガイド手段と、可動枠を固定枠に対して相対的にＸ方向に強制移動させる第１移動手段と、可動体を固定枠に対して相対的にＹ方向に強制移動させる第２移動手段と、を具備する超精密移動台装置であって、第１ガイド手段が、可動枠とこれにＹ方向において対向する固定枠部分たる第１固定枠部分とを連結する一対の第１平行梁と、可動枠とこれにＺ方向において対向する固定枠部分たる第２固定枠部分とを連結する一対の第２平行梁とで構成されており、第２ガイド手段が、可動体とこれにＸ方向において対向する可動枠部分たる第１可動枠部分とを連結する一対の第３平行梁と、可動体とこれにＺ方向において対向する可動枠部分たる第２可動枠部分とを連結する一対の第４平行梁とで構成されており、移動台が、第１移動手段により可動枠にＸ方向への押圧力又は引張力を作用させることによって第１及び第２平行梁を弾性変形しつつ固定枠に対してＸ方向に相対直線変位せしめられると共に、第２移動手段により可動体にＹ方向への押圧力又は引張力を作用させることによって第３及び第４平行梁を弾性変形しつつ可動枠に対してＸ方向に相対直線変位せしめられ、且つ上記押圧力又は引張力を解除することによって第１及び第２平行梁又は第３及び第４平行梁が変形前の状態に弾性復帰するように構成してあることを特徴とする超精密移動台装置を提案する。
【０００６】
而して、かかる超精密移動装置にあっては、各平行梁が（１）又は（２）のように構成される。
（１）各第１平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＴ字状梁であって、基端部が可動枠に連結されてＹ方向に延びる第１主梁とＸ方向に延びて両端部が第１固定枠部分に連結され且つ中央部が第１主梁の先端部に一体連結された第１ヒンジ梁とからなる一対の第１Ｔ字状梁で構成されており、各第２平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＴ字状梁であって、基端部が可動枠に連結されてＺ方向に延びる第２主梁とＸ方向に延びて両端部が第２固定枠部分に連結され且つ中央部が第２主梁の先端部に一体連結された第２ヒンジ梁とからなる一対の第２Ｔ字状梁で構成されており、各第３平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＴ字状梁であって、基端部が可動体に連結されてＸ方向に延びる第３主梁とＹ方向に延びて両端部が第１可動枠部分に連結され且つ中央部が第３主梁の先端部に一体連結された第３ヒンジ梁とからなる一対の第３Ｔ字状梁で構成されており、各第４平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＴ字状梁であって、基端部が可動体に連結されてＺ方向に延びる第４主梁とＹ方向に延びて両端部が第２可動枠部分に連結され且つ中央部が第４主梁の先端部に一体連結された第４ヒンジ梁とからなる一対の第４Ｔ字状梁で構成されている。
（２）各第１平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＨ字状梁であって、Ｙ方向に延びる第１主梁と、Ｘ方向に延びて両端部が第１固定枠部分に連結され且つ中央部が第１主梁の先端部に一体連結された第１ヒンジ梁と、Ｘ方向に延びて両端部が可動枠に連結され且つ中央部が第１主梁の基端部に一体連結された第１副ヒンジ梁とからなる一対の第１Ｈ字状梁で構成されており、各第２平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＨ字状梁であって、Ｚ方向に延びる第２主梁と、Ｘ方向に延びて両端部が第２固定枠部分に連結され且つ中央部が第２主梁の先端部に一体連結された第２ヒンジ梁と、Ｘ方向に延びて両端部が可動枠に連結され且つ中央部が第２主梁の基端部に一体連結された第２副ヒンジ梁とからなる一対の第２Ｈ字状梁で構成されており、各第３平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＨ字状梁であって、Ｘ方向に延びる第３主梁と、Ｙ方向に延びて両端部が第１可動枠部分に連結され且つ中央部が第３主梁の先端部に一体連結された第３ヒンジ梁と、Ｙ方向に延びて両端部が可動体に連結され且つ中央部が第３主梁の基端部に一体連結された第３副ヒンジ梁とからなる一対の第３Ｈ字状梁で構成されており、各第４平行梁は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対のＨ字状梁であって、Ｚ方向に延びる第４主梁と、Ｙ方向に延びて両端部が第２可動枠部分に連結され且つ中央部が第４主梁の先端部に一体連結された第４ヒンジ梁と、Ｙ方向に延びて両端部が可動体に連結され且つ中央部が第４主梁の基端部に一体連結された第４副ヒンジ梁とからなる一対の第４Ｈ字状梁で構成されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図１０及び図１１〜図２０に基づいて説明する。
【０００８】
図１〜図１０は第１の実施の形態を示しており、この実施の形態における本発明の超精密移動台装置（以下「第１装置Ｍ１」という）は、図１に示す如く、装置設置面に固定される固定枠１と、固定枠１内に配置された可動枠２と、可動枠２内に配置された可動体３と、可動体３に設けられた移動台４と、可動枠３を固定枠１に相対的にＸ方向に往復移動自在に支持する第１ガイド手段５と、可動体３を可動枠２に相対的にＹ方向に往復移動自在に支持する第２ガイド手段６と、可動枠２を固定枠１に対して相対的にＸ方向に強制移動させる第１移動手段７と、可動体３を固定枠１に対して相対的にＹ方向に強制移動させる第２移動手段８とを具備する。
【０００９】
固定枠１は所定の装置設置面（例えば水平面）上に固定されており、図１及び図２に示す如く、Ｙ方向に対向して平行する一対の第１固定枠部分１１，１１と、Ｚ方向に対向して平行する一対の第２固定枠部分１２，１２と、Ｘ方向に対向して平行する一対の第３固定枠部分１３，１３とからなる中空の一体構造物に構成されている。各第１及び第２固定枠部分１１，１２はＸ方向に長尺な矩形状をなしており、各第３固定枠部分１３は中心部から矩形状腕がＹ方向及びＺ方向に張り出す十字形状をなしている。第１固定枠部分１１，１１の両端部間及び第２固定枠部分１２，１２の両端部間は、夫々、第３固定枠部分１３，１３により連結されている。
【００１０】
可動枠２は、図１、図７及び図８に示す如く、Ｘ方向に所定範囲で移動可能な状態で固定枠１内に配置されており、図３に示す如く、Ｘ方向に対向して平行する一対の第１可動枠部分２１，２１と、Ｚ方向に対向して平行する一対の第２可動枠部分２２，２２と、Ｙ方向に対向して平行する一対の第３可動枠部分２３，２３と、Ｘ方向及びＹ方向に対向して平行する二対の第４可動枠部分２４，２４及び２４，２４と、Ｘ方向及びＺ方向に対向して平行する二対の第５可動枠部分２５，２５及び２５，２５と、Ｘ方向に対向して平行する一対の第６可動枠部分２６，２６とからなる中空構造物である。各第１及び第２可動枠部分２１，２２はＹ方向に長尺な矩形状をなしており、各第３可動枠部分２３は中心部から矩形状腕がＺ方向及びＸ方向に張り出す十字形状をなしている。両第２可動枠部分２２，２２の各端部間は、第３可動枠部分２３で連結されている。各第４可動枠部分２４は矩形状をなしており、Ｙ方向に対向する各一対の第４可動枠部分２４，２４は、第１可動枠部分２１のＹ方向両端部と両第３可動枠部分２３におけるＸ方向に延びる矩形腕の端部との間を当該中空構造物の内部側において連結している。各第５可動枠部分２５は矩形状をなしており、Ｚ方向に対向する各一対の第５可動枠部分２５，２５は、第６可動枠部分２６のＺ方向両端部に固着されている。すなわち、当該一対の第５可動枠部分２５，２５を第６可動枠部分２６を介して一体的に連結されている。この一体連結物２５，２５，２６は、Ｙ方向に対向する一対の第４可動枠部分２４，２４間に位置した状態で、第１可動枠部分２１の中央部に固着されている。なお、第２可動枠部分２２，２２と第３可動枠部分２３，２３とは、一体構造の矩形枠に構成されているが、その他の各可動枠部分２１，２４，２５，２６は各々独立した部材であり、これらの可動枠部分２１，２４，２５，２６相互間及び上記一体構造の矩形枠との間における連結ないし固着は、夫々、適宜の接着手段（例えば、接着剤又はビス等）により行われている。
【００１１】
可動体３は、図１、図９及び図１０に示す如く、Ｙ方向に所定範囲で移動可能な状態で可動枠２内に配置されており、図４に示す如く、Ｘ方向及びＹ方向に対向して平行する二対の第１可動体部分３１，３１及び３１，３１と、Ｘ方向に対向して平行する一対の第２可動体部分３２，３２と、Ｙ方向及びＺ方向に対向して平行する二対の第３可動体部分３３，３３及び３３，３３と、Ｙ方向に対向して平行する一対の第４可動体部分３４，３４とからなる矩形体構造物である。各可動体部分３１，３２，３３，３４は各々独立した矩形状部材であり、相互に次のように連結されている。すなわち、Ｙ方向に対向する各一対の第１可動体部分３１，３１は、第２可動体部分３２のＹ方向両端部に固着されている。Ｚ方向に対向する各一対の第３可動体部分３３，３３は、第４可動体部分３４のＺ方向両端部に固着されており、第４可動体部分３４を介して一体的に連結されている。第４可動体部分３４は、これに固着した第３可動体部分３３，３３を両第２可動体部分３２，３２間に位置させた状態で、両第２可動体部分３２，３２に固着されている。なお、各可動体部分３１，３２，３３，３４間の連結ないし固着は、適宜の接着手段（例えば、接着剤又はビス等）により行われる。
【００１２】
移動台４は、図１及び図５に示す如く、所定の被移動機器（例えば、光学機器やウエハ等の部材）を取付、載置又は支持するための矩形板４１と、その４隅部に設けた矩形状の支柱体４２…とからなる一体構造物であり、図１に示す如く、矩形板４１を固定枠１外に位置させた状態で可動体３に取り付けられている。すなわち、支柱体４２…を、図１に示す如く、第２固定枠部分１２をＹ方向において跨ぐと共に第２可動枠部分２２をＸ方向に跨いだ状態で、両第２可動体部分３２，３２に固着して、可動枠２が固定枠１に対してＹ方向に相対移動した場合及び可動体３が可動枠２に対してＸ方向に相対移動した場合において、各支柱体４２が第２固定枠部分１２及び第２可動枠部分２２に干渉することなく、移動台４を固定枠１に対してＸ方向及びＹ方向に所定範囲で移動できるようになっている。なお、各支柱体４２の第２可動体部分３２への固着手段としては接着剤等が使用される。
【００１３】
第１ガイド手段５は、図１、図７及び図８に示す如く、可動枠２とこれにＹ方向において対向する固定枠１の第１固定枠部分１１，１１とを連結する一対の第１平行梁５１，５１と、可動枠２とこれにＺ方向において対向する固定枠１の第２固定枠部分１２，１２とを連結する一対の第２平行梁５２，５２とで構成されている。
【００１４】
各第１平行梁５１は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対の第１Ｔ字状梁５１Ａ，５１Ａで構成されている。各第１Ｔ字状梁５１Ａは、図２に示す如く、基端部が可動枠２の第４可動枠部分２４に一体連結されてＹ方向に延びる第１主梁５１ａと、Ｘ方向に延びて両端部が固定枠１の第１固定枠部分１１に一体連結され且つ中央部が第１主梁５１ａの先端部に一体連結された第１ヒンジ梁５１ｂとからなる。
【００１５】
各第２平行梁５２は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対の第２Ｔ字状梁５２Ａ，５２Ａで構成されている。各第２Ｔ字状梁５２Ａは、図２に示す如く、基端部が可動枠２の第５可動枠部分２５に連結されてＺ方向に延びる第２主梁５２ａと、Ｘ方向に延びて両端部が固定枠１の第２固定枠部分１２に一体連結され且つ中央部が第２主梁５２ａの先端部に一体連結された第２ヒンジ梁５２ｂとからなる。
【００１６】
第２ガイド手段６は、図１、図９及び図１０に示す如く、可動体３とこれにＸ方向において対向する可動枠２の第１可動枠部分２１とを連結する一対の第３平行梁６１，６１と、可動体３とこれにＺ方向において対向する可動枠２の第２可動枠部分２２とを連結する一対の第４平行梁６２，６２とで構成されている。
【００１７】
各第３平行梁６１は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対の第３Ｔ字状梁６１Ａ，６１Ａで構成されている。各第３Ｔ字状梁６１Ａは、図３に示す如く、基端部が可動体３の第１可動体部分３１に一体連結されてＸ方向に延びる第３主梁６１ａと、Ｙ方向に延びて両端部が可動枠２の第１可動枠部分２１に一体連結され且つ中央部が第３主梁６１ａの先端部に一体連結された第３ヒンジ梁６１ｂとからなる。
【００１８】
各第４平行梁６２は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対の第４Ｔ字状梁６２Ａ，６２Ａで構成されている。各第４Ｔ字状梁６２Ａは、図３に示す如く、基端部が可動体３の第３可動体部分３３に一体連結されてＺ方向に延びる第４主梁６２ａと、Ｙ方向に延びて両端部が可動枠２の第２可動枠部分２２に一体連結され且つ中央部が第４主梁６２ａの先端部に一体連結された第４ヒンジ梁６２ｂとからなる。
【００１９】
各Ｔ状梁５１Ａ，５２Ａ，６１Ａ，６２Ａは同一形状且つ同一材質のものであって、同一の弾性変形能を有するものとされている。また、各ヒンジ梁５１ｂ，５２ｂ，６１ｂ，６２ｂは、その弾性変形を容易ならしめるべく、図６に示す如く、板厚Ｔ４を主梁５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａの板厚Ｔ１に比して小さく設定されている（例えば、Ｔ１＝１ｍｍ，Ｔ４＝０．２ｍｍに設定される）。但し、各主梁５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａの両端部については、可動枠２又は可動体３の移動に伴う主梁５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａの変位を容易ならしめるべく、図６に示す如く、その板厚Ｔ２，Ｔ３をヒンジ梁５１ｂ，５２ｂ，６１ｂ，６２ｂの板厚Ｔ４と同程度に設定されている（例えば、Ｔ２＝Ｔ３＝０．３ｍｍに設定される）。
【００２０】
ところで、各Ｔ字状梁５１Ａ，５２Ａ，６１Ａ，６２Ａは、弾性限界の高い金属材（チタン等）や非金属材（ＦＲＰ，カーボン等）により一体成形されることが好ましく、その連結部材である固定枠１、可動枠２及び可動体３とも一体成形されることが好ましい。しかし、各Ｔ字状梁５１Ａ，５２Ａ，６１Ａ，６２Ａと固定枠１、可動枠２及び可動体３とを一体成形することは実質的に不可能であることから、この例では、可動枠２内への可動体３の組み込み並びに固定枠１内への可動枠２及び可動体３の組み込みを容易ならしめるために、図２〜図４に示す如く、可動枠２及び可動体３を各Ｔ字状梁５１Ａ，５２Ａ，６１Ａ，６２Ａの連結部分とこれらの連結部分間を接続するための接続部分とに分割して、これらを各別に成形した上で、組み立てるように工夫している。すなわち、第１及び第２平行梁５１，５１及び５２，５２については、図２に示す如く、固定枠１とこれに連結される各第１及び第２Ｔ字状梁５１，５２と各主梁５１ａ，５２ａが各別に連結される可動枠部分（第４可動枠部分２４）とからなる一体構造物として、放電加工等により製作される。また、各第３平行６１については、図３及び図４に示す如く、第１可動枠部分２１とこれに連結される一対の第３Ｔ字状梁６１，６１とその各主梁６１ａが各別に連結される可動体部分（第１可動体部分３１）とからなる一体構造物として、放電加工等により製作される。また、第４平行梁６２，６２については、図３及び図４に示す如く、両第２可動枠部分２１，２１（第３可動枠部分２３，２３と一体構造をなす）とこれに連結される二対の第４Ｔ字状梁６２，６２及び６２，６２とその各主梁６２ａが各別に連結される可動体部分（第３可動体部分３３）とからなる一体構造物として、放電加工等により製作される。これらの一体構造物の構成材としては、ＭＨ５１が使用されている。而して、これらの一体構造物を、直接に又は前記接続部分（第６可動枠部分２６、第２可動体部分３２及び第４可動体部分３４）を介して間接的に連結することによって、図１に示す如く、第１装置Ｍ１を組み立てることができる。
【００２１】
第１移動手段７は、可動枠２（並びに当該可動枠２に各第３及び第４Ｔ字状梁６１Ａ，６２Ａにより支持された可動体３及び移動台４）をこれにＸ方向への押圧力又は引張力を作用させることによってＸ方向に強制移動させるものであり、周知のマイクロメータ，ステッピングモータ等のアクチュエータが使用される。この例では、図１〜図３に示す如く、可動枠２のＸ方向端部である第１可動枠部分２１にＸ方向に伸びる作動軸７１を固着すると共に、固定枠１の第３固定枠部分１３に作動軸７１の挿通孔７２を穿設して、この作動軸７１をマイクロメータ等によりＸ方向に進退移動させることによって、可動枠２を固定枠１に対してＸ方向に強制移動させうるようになっている。
【００２２】
第２移動手段８は、可動体３（及び当該可動体３に固着された移動台４）をこれにＹ方向への押圧力又は引張力を作用させることによってＹ方向に強制移動させるものであり、周知のマイクロメータ等のアクチュエータが使用される。この例では、図１〜図５に示す如く、可動体３のＹ方向端部である第４可動体部分３４にＹ方向に伸びる作動軸８１を固着すると共に、第１固定枠部分１１及び第３可動枠部分２３に作動軸８１の挿通孔８２，８３を穿設して、この作動軸８１をマイクロメータ等によりＹ方向に進退移動させることによって、可動体３を固定枠１及び可動枠２に対してＹ方向に強制移動させうるようになっている。なお、作動軸８１（及びこれを進退移動させる手段）は、固定枠１に対して、第１移動手段７による可動枠２の移動に伴ってＸ方向にスライドしうるようになっており、第１固定枠部分１１に形成される形成される挿通孔８２は、第１移動手段７による可動枠２のＸ方向への移動範囲に相当する長さの長孔とされている。
【００２３】
以上のように構成された第１装置Ｍ１にあっては、第１移動手段７により作動軸７１を介して可動枠２をＸ方向に押圧（又は引張）すると、図７に実線で示す如く、各第１平行梁５１を構成する一対の第１Ｔ字状梁５１Ａ，５１Ａが同一形態に弾性変形すると共に両第１平行梁５１，５１が可動枠２に対して対称形態に弾性変形し、同時に、図８に実線で示す如く、各第２平行梁５２を構成する一対の第２Ｔ字状梁５２Ａ，５２Ａが同一形態に弾性変形すると共に両第２平行梁５２，５２が可動枠２に対して対称形態に弾性変形しつつ、可動枠２がＸ−Ｙ面上でＸ方向に移動される。すなわち、可動枠２の移動に伴って、各第１及び第２主梁５１ａ，５２ａが伸張，屈曲変形することなく主梁基端部を中心として回動変位し、各第１及び第２主梁５１ａ，５２ａの回動変位に伴う主梁先端部の変位を許容すべく、当該主梁先端部に一体連結された各第１及び第２ヒンジ梁５１ｂ，５２ｂが屈曲変形されることになる。かかる可動枠２の移動によって、可動枠２に第３及び第４平行梁６１，６２及び可動体２を介して固定支持された移動台４は、Ｘ―Ｙ面上でＸ方向に可動枠２の移動量と同一量だけ移動されることになる。
【００２４】
このとき、可動枠２が各第１及び第２平行梁５１，５２によりＸ−Ｙ面及びＸ−Ｚ面の両面において支持されていることから、可動枠２のＸ−Ｙ面上における移動が高精度に行われる。また、可動体３及びこれに固着された移動台４がＸ方向には変形しない各第３及び第４平行梁６１，６２を介して可動枠２に支持されていることから、可動枠２の移動によって可動体３及び移動台４がＸ方向に変位することがない。その結果、移動台４の固定枠１に対するＸ方向への移動が高精度に行われる。
【００２５】
そして、この状態から第２移動手段８により作動軸８１を介して可動体３をＹ方向に押圧（又は引張）すると、図９に実線で示す如く、各第３平行梁６１を構成する一対の第３Ｔ字状梁６１Ａ，６１Ａが同一形態に弾性変形すると共に両第３平行梁６１，６１が可動体３に対して対称形態に弾性変形し、同時に、図１０に実線で示す如く、各第４平行梁６２を構成する一対の第４Ｔ字状梁６２Ａ，６２Ａが同一形態に弾性変形すると共に両第４平行梁６２，６２が可動体３に対して対称形態に弾性変形しつつ、可動体３が可動枠２及び固定枠１に対してＸ―Ｙ面上でＹ方向に移動される。すなわち、可動体３の移動に伴って、各第３及び第４梁６１ａ，６２ａが伸張，屈曲変形することなく主梁基端部を中心として回動変位し、各第３及び第４主梁６１ａ，６２ａの回動変位に伴う主梁先端部の変位を許容すべく、当該主梁先端部に一体連結された各第３及び第４ヒンジ梁６１ｂ，６２ｂが屈曲変形されることになる。かかる可動体３の移動によって、可動枠２に設けられた移動台４は、Ｘ―Ｙ面上でＹ方向に可動体３の移動量と同一量だけ移動されることになる。
【００２６】
このとき、可動体３（及び移動台４）が各第３及び第４平行梁６１，６２によりＸ−Ｙ面及びＸ−Ｚ面の両面において支持されていることから、可動体３のＸ−Ｙ面上における移動が高精度に行われる。また、可動体３を支持する可動枠２がＹ方向には変形しない各第１及び第２平行梁５１，５２を介して固定枠１に支持されていることから、可動体３の移動によって可動枠２がＹ方向に変位することがない。その結果、移動台４の固定枠１に対するＹ方向への移動が高精度に行われる。
【００２７】
したがって、第１装置Ｍ１によれば、可動枠２を固定枠１に対してＸ方向に移動させると共に可動体３を可動枠２に対してＹ方向に移動させることにより、移動台４を固定枠１に対してＸ方向及びＹ方向の２元方向に高精度に移動させることできる。
【００２８】
そして、第１移動手段７による可動枠２への押圧力（又は引張力）を解除すると、全ての第１及び第２Ｔ字状梁５１Ａ…，５２Ａ…が、図７及び図８に鎖線で示す如く、Ｙ方向に平行する状態に弾性復帰して、可動枠２（及び移動台４）をＸ方向における中立位置に自動復帰せしめられる。また、第２移動手段８による可動体３への押圧力（又は引張力）を解除すると、全ての第３及び第４Ｔ字状梁６１Ａ…，６２Ａ…が、図９及び図１０に鎖線で示す如く、Ｘ方向に平行する状態に弾性復帰して、可動体３及び移動台４をＹ方向における中立位置に自動復帰せしめられる。
【００２９】
したがって、第１装置Ｍ１によれば、移動台４のＸ方向及びＹ方向への２元移動を高精度に行うことができ、移動台４の移動及び位置決めを正確に行うことができる。
【００３０】
図１０〜図２０は第２の実施の形態を示すもので、この実施の形態における本発明に係る超精密移動台装置（以下「第２装置」という）Ｍ２にあっては、各平行梁５１，５２，６１，６２が各々一対のＨ字状梁で構成されている。なお、第２装置Ｍ２の構成は、以下に述べる点を除いて、第１装置Ｍ１と同一であるから、第１装置Ｍ１の各構成部材と同一の構成部材については、図１０〜図２０に同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
各第１平行梁５１は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対の第１Ｈ字状梁５１Ｂ，５１Ｂで構成されている。各第１Ｈ字状梁５１Ｂは、図１１及び図１２に示す如く、Ｙ方向に延びる第１主梁５１ａと、Ｘ方向に延びて両端部が固定枠１の第１固定枠部分１１に一体連結され且つ中央部が第１主梁５１ａの先端部に一体連結された第１ヒンジ梁５１ｂと、Ｘ方向に延びて両端部が可動枠２の第４可動枠部分２４に一体連結され且つ中央部が第１主梁５１ａの基端部に一体連結された第１副ヒンジ梁５１ｃとからなる。第１副ヒンジ梁５１ｃは、第４可動枠部分２４における主梁５１ａの連結部分にＺ方向に貫通し且つＸ方向に延びる長孔２４ａを穿設することによって、当該第４可動枠部分２４に一体形成されている。
【００３２】
各第２平行梁５２は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対の第２Ｈ字状梁５２Ｂ，５２Ｂで構成されている。各第２Ｈ字状梁５２Ｂは、図１１及び図１２に示す如く、Ｚ方向に延びる第２主梁５２ａと、Ｘ方向に延びて両端部が固定枠１の第２固定枠部分１２に一体連結され且つ中央部が第２主梁５２ａの先端部に一体連結された第２ヒンジ梁５２ｂと、Ｘ方向に延びて両端部が可動枠２の第５可動枠部分２５に一体連結され且つ中央部が第２主梁５２ａの基端部に一体連結された第２副ヒンジ梁５２ｃとからなる。第２副ヒンジ梁５２ｃは、第５可動枠部分２５における主梁５２ａの連結部分にＹ方向に貫通し且つＸ方向に延びる長孔２５ａを穿設することによって、第５可動枠部分２４に一体形成されている。
【００３３】
各第３平行梁６１は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対の第３Ｈ字状梁６１Ｂ，６１Ｂで構成されている。各第３Ｈ字状梁６１Ｂは、図１３及び図１４に示す如く、Ｘ方向に延びる第３主梁６１ａと、Ｙ方向に延びて両端部が可動枠２の第１可動枠部分２１に一体連結され且つ中央部が第３主梁６１ａの先端部に一体連結された第３ヒンジ梁６１ｂと、Ｙ方向に延びて両端部が可動体３の第１可動体部分３１に一体連結され且つ中央部が第３主梁６１ａの基端部に一体連結された第３副ヒンジ梁６１ｃとからなる。第３副ヒンジ梁６１ｃは、可動体３の第１可動体部分３１における主梁６１ａの連結部分にＺ方向に貫通し且つＹ方向に延びる長孔３１ａを穿設することによって、第１可動体部分３１に一体形成されている。
【００３４】
各第４平行梁６２は、板面がＺ方向に平行するバネ板からなる一対の第４Ｈ字状梁６２Ｂ，６２Ｂで構成されている。各第４Ｈ字状梁６２Ｂは、図１３及び図１４に示す如く、Ｚ方向に延びる第４主梁６２ａと、Ｙ方向に延びて両端部が可動枠２の第２可動枠部分２２に連結され且つ中央部が第４主梁６２ａの先端部に一体連結された第４ヒンジ梁６２ｂと、Ｙ方向に延びて両端部が可動体３の第３可動体部分３３に一体連結され且つ中央部が第４主梁６２ａの基端部に一体連結された第４副ヒンジ梁６２ｃとからなる。第４副ヒンジ梁６２ｃは、第３可動体部分３３における主梁６２ａの連結部分にＸ方向に貫通し且つＹ方向に延びる長孔３３ａを穿設することによって、第３可動体部分３３に一体形成されている。
【００３５】
なお、可動体３は、第１装置Ｍ１と同様に、図１４に示す如く組み立てられ、図１５に示す如く移動台４が固着されるものであるが、第４副ヒンジ梁６２ｃの変形が第２可動体部分３２によって阻害されないように、第４副ヒンジ梁６２ｃが形成される第３可動体部分３３と第２可動体部分３２との間には若干の隙間が形成されている。
【００３６】
各Ｈ状梁５１Ｂ，５２Ｂ，６１Ｂ，６２Ｂは同一形状且つ同一材質のものであって、同一の弾性変形能を有するものとされている。また、各ヒンジ梁５１ｂ，５２ｂ，６１ｂ，６２ｂは、その弾性変形を容易ならしめるべく、図１６に示す如く、板厚Ｔ４を主梁５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａの板厚Ｔ１に比して小さく設定されている（例えば、Ｔ１＝１ｍｍ，Ｔ２＝０．２ｍｍに設定される）。但し、各主梁５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａの両端部については、可動枠２又は可動体３の移動に伴う主梁５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａの変位を容易ならしめるべく、図１６に示す如く、その板厚Ｔ２，Ｔ３をヒンジ梁５１ｂ，５２ｂ，６１ｂ，６２ｂの板厚Ｔ４と同程度に設定されている（例えば、Ｔ２＝Ｔ３＝０．３ｍｍに設定される）。副ヒンジ梁５１ｃ，５２ｃ，６１ｃ，６２ｃの長さは、その機能上、ヒンジ梁５１ｂ，５２ｂ，６１ｂ，６２ｂより短くて足り、板厚はヒンジ梁５１ｂ，５２ｂ，６１ｂ，６２ｂの板厚Ｔ４と同程度に設定される。
【００３７】
各Ｈ字状梁５１Ｂ，５２Ｂ，６１Ｂ，６２Ｂは、弾性限界の高い金属材（チタン等）や非金属材（ＦＲＰ，カーボン等）により、その連結部材と、一体形成（放電加工等による）されている。この例では、前記Ｔ字状梁５１Ａ，５２Ａ，６１Ａ，６２Ａと同様に、可動枠２内への可動体３の組み込み並びに固定枠１内への可動枠２及び可動体３の組み込みを容易ならしめるために、図１２〜図１４に示す如く、可動枠２及び可動体３を各Ｈ字状梁５１Ｂ，５２Ｂ，６１Ｂ，６２Ｂの連結部分とこれらの連結部分間を接続するための接続部分とに分割して、これらを各別に成形した上で、組み立てるように工夫している。すなわち、第１及び第２平行梁５１，５１及び５２，５２については、図１２に示す如く、固定枠１とこれに連結される各第１及び第２Ｔ字状梁５１，５２と各副ヒンジ梁５１ｃ，５２ｃが各別に連結される可動枠部分（第４可動枠部分２４）とからなる一体構造物として、放電加工等により製作される。また、各第３平行６１については、図１３及び図１４に示す如く、第１可動枠部分２１とこれに連結される一対の第３Ｔ字状梁６１，６１とその各副ヒンジ梁６１ｃが各別に連結される可動体部分（第１可動体部分３１）とからなる一体構造物として、放電加工等により製作される。また、第４平行梁６２，６２については、図１３及び図１４に示す如く、両第２可動枠部分２１，２１（第３可動枠部分２３，２３と一体構造をなす）とこれに連結される二対の第４Ｔ字状梁６２，６２及び６２，６２とその各副ヒンジ梁６２ｃが各別に連結される可動体部分（第３可動体部分３３）とからなる一体構造物として、放電加工等により製作される。これらの一体構造物の構成材としては、ＭＨ５１が使用されている。而して、これらの一体構造物を、直接に又は前記接続部分（第６可動枠部分２６、第２可動体部分３２及び第４可動体部分３４）を介して間接的に連結することによって、図１１に示す如く、第２装置Ｍ２を組み立てることができる。
【００３８】
このようなＨ字状梁５１，５２，６１，６２によれば、主梁５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａの基端部を中心とする回動変位が、図１７〜図２０に実線で示す如く、副ヒンジ梁５１ｃ，５２ｃ，６１ｃ，６２ｃの弾性変形によってより容易に行われることから、Ｔ字状梁５１Ａ，５２Ａ，６１Ａ，６２Ａによる場合に比して、梁の弾性変形がより円滑に行われる。また、可動枠２のＸ方向における中立位置（図１７及び図１８に鎖線で示す位置）からの移動量又は可動体３のＹ方向における中立位置（図１９及び図２０に鎖線で示す位置）からの移動量を大きくすると、主梁５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａの端部連結点に最大応力が作用し、平行梁５１，５２，６１，６２が長期使用によって塑性変形する虞れがあるが、主梁５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａの基端部を副ヒンジ梁５１ｃ，５２ｃ，６１ｃ，６２ｃを介して可動枠２又は可動体３に連結しておくと、かかる虞れを回避して装置寿命を向上させることができる。
【００３９】
なお、本発明は上記した各実施の形態に限定されるものでなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良，変更することができる。例えば、主梁及びヒンジ梁は直線状のものとせず、湾曲状ないし屈曲状のものとすることができる。また、Ｔ字状梁又はＨ字状梁は独立部材に構成して、Ｔ字状梁における主梁の基端部若しくはヒンジ梁の両端部又はＨ字状梁におけるヒンジ梁若しくは副ヒンジ梁の両端部を固定枠等に固着する（例えば、接着剤による接着やはんだ付け等）ようにすることも可能である。また、移動手段７，８の構成も任意であり、例えば、ワイヤー，微小径（例えば１ｍｍ以下）のロッド，帯板等の自由度の高い作動部材を、第１移動手段７においては可動枠２に、また第２移動手段８においては可動体３に、夫々連結して、これらの作動部材に引張力を与えることにより、可動枠２を固定枠１に対してＸ方向に強制移動させうると共に可動体３を固定枠１及び可動枠２に対してＹ方向に強制移動させうるように構成しておくことができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の超精密移動台装置は、可動枠の固定枠への支持及び可動体の可動枠への支持を平行梁により行うと共に、平行梁を変形容易なＴ字状梁又はＨ字状梁で構成したものであるから、可動部材をこれに接触（転接，摺接）する部材によってガイドさせるようにした従来装置に比して、Ｘ−Ｙ面上での移動台の移動精度やその信頼性を大幅に向上させることができ、微動装置としての実用的価値が極めて大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１装置を示す斜視図である。
【図２】第１装置の固定枠を示す斜視図である。
【図３】第１装置の可動枠を示す斜視図である。
【図４】第１装置の可動体を示す斜視図である。
【図５】第１装置の可動体及び移動台を示す斜視図である。
【図６】第１装置の要部（Ｔ字状梁）を示す平面図である。
【図７】第１装置における可動枠の移動状態及び第１平行梁の変形状態を示す概略平面図である。
【図８】第１装置における可動枠の移動状態及び第２平行梁の変形状態を示す概略側面図である。
【図９】第１装置における可動体の移動状態及び第３平行梁の変形状態を示す概略平面図である。
【図１０】第１装置における可動体の移動状態及び第４平行梁の変形状態を示す概略正面図である。
【図１１】第２装置を示す斜視図である。
【図１２】第２装置の固定枠を示す斜視図である。
【図１３】第２装置の可動枠を示す斜視図である。
【図１４】第２装置の可動体を示す斜視図である。
【図１５】第２装置の可動体及び移動台を示す斜視図である。
【図１６】第２装置の要部（Ｈ字状梁）を示す平面図である。
【図１７】第２装置における可動枠の移動状態及び第１平行梁の変形状態を示す概略平面図である。
【図１８】第２装置における可動枠の移動状態及び第２平行梁の変形状態を示す概略側面図である。
【図１９】第２装置における可動体の移動状態及び第３平行梁の変形状態を示す概略平面図である。
【図２０】第２装置における可動体の移動状態及び第４平行梁の変形状態を示す概略正面図である。
【符号の説明】
Ｍ１…第１装置（超精密移動台装置）、Ｍ２…第２装置（超精密移動台装置）、１…固定枠、２…可動枠、３…可動体、４…移動台、５…第１ガイド手段、６…第２ガイド手段、７…第１移動手段、８…第２移動手段、１１…第１固定枠部分、１２…第２固定枠部分、１３…第３可動枠部分、２１…第１可動枠部分、２２…第２可動枠部分、２３…第３可動枠部分、２４…第４可動枠部分、２５…第５可動枠部分、３１…第１可動体部分、３２…第２可動体部分、３３…第３可動体部分、３４…第４可動体部分、５１…第１平行梁、５１Ａ…第１Ｔ字状梁、５１Ｂ…第１Ｈ字状梁、５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａ…主梁、５１ｂ，５２ｂ，６１ｂ，６２ｂ…ヒンジ梁、５１ｃ，５２ｃ，６１ｃ，６２ｃ…副ヒンジ梁、５２…第２平行梁、５２Ａ…第２Ｔ字状梁、５２Ｂ…第２Ｈ字状梁、６１…第３平行梁、６１Ａ…第３Ｔ字状梁、６１Ｂ…第３Ｈ字状梁、６２…第４平行梁、６２Ａ…第４Ｔ字状梁、６２Ｂ…第４Ｈ字状梁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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